人類殖民太空的哨兵——微生物

人類殖民太空的哨兵——微生物

卡西尼號上的照片是人類拍攝的最美麗的照片之一。在環繞土星並拍攝土星的許多年裡,位於卡西尼號任務中心的宇宙飛船為人類提供了堪稱典範的美麗圖像,詳細描繪了土星北極的風暴帶和懸掛在其軌道上的衛星。上面的圖像顯示了從土星的黑暗面看到的地球的精細、柔軟的身體。我們的家在遠處盤旋。一個乳白色的塵埃,在所有其他的恆星和宇宙天體中顯得相當普通,航行在它們那無邊無際的黑色大海上。這艘飛船總共在近300個土星軌道上拍攝了40萬張照片。但卡西尼號有一個特別的發現,它為此付出了生命的代價。

宇宙飛船可能已經進入了土星的軌道。在那裡,它的儀器將使它能夠繼續進行重要的觀測並向地球發回數據。相反,美國國家航空航天局(NASA)的團隊決定有目的地操縱卡西尼號進入土星的惡劣大氣層,在那裡,卡西尼號將會墜落,發生故障並融化成一個無法辨認的物體。卡西尼號發現了什麼標誌著死亡的東西?

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恩克拉多斯,土星的53顆衛星之一。卡西尼號報告說,恩克拉多斯有一個迷人的景觀,在它的冰下有鹹水海洋和噴發的羽狀物。現在幾乎所有的化學成分都是生物體所需要的,而熱液噴口被認為為恩克拉多斯的海洋提供了溫暖而豐富的礦物質。這些條件與地球上生命開始前的條件並無不同。如果卡西尼號被允許留在土星的軌道上,那麼它就有可能在某一天與土衛二相撞,從而汙染土星的微生物,破壞我們研究恩克拉多斯是否有自己的原生生命的機會。

宇宙飛船確實要經過嚴格的消毒,但不可能在出發前殺死所有的有機體。細菌和真菌在國際空間站上生存。耐寒的緩步動物甚至能忍受真空空間。被派往火星表面探索的火星探測車已經被徹底清理乾淨,但至少有一些微生物無疑已經到達並著陸在火星表面。一項國際條約規定,為了避免汙染任何新的星球,宇宙飛船必須在我們的最大能力範圍內消毒。這些地方應該以最自然、最原始的形式進行研究。

這個論點是合理的。但人類很快就會走到一個十字路口,而這個十字路口不再需要真實。

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  • 細菌和真菌在國際空間站上繁衍生息

我們應該有目的地把地球上的微生物引進火星。這是最近發表在《FEMS微生物生態學雜誌》上的一篇論文提出的觀點。其邏輯是這樣的:在未來十年,NASA和SpaceX等公司計劃將人類送上火星。長期以來,我們一直在把火星變成另一個家園的雄心壯志。在我們最偉大的夢想中,我們甚至考慮將火星地球化,使它儘可能地與地球相似。我們這樣做的理由各不相同。不管原因是什麼,我們都想把火星變成一個我們可以享受類似我們現在生活的地方。很少有人願意整天住在狹小的圓頂屋裡,每當他們想要在這個紅色星球的山谷中跋涉時,都要穿上厚重的宇航服。我們需要更自由的東西。

一旦我們決定生活在火星上,第一批殖民者就不應該是人類。它們應該是微生物。

它不會是“汙染”,而是一個謹慎的、有目的的有益微生物的地球介紹。藍藻使地球上的環境適合更復雜的生命形式。他們吸收了早期的二氧化碳並將其轉化為氧氣。與真菌、藻類和原生動物一樣,這些生物是創造我們今天所享受的環境的最大因素。希望他們在火星上也能這樣做。不僅如此,因為細菌是固碳固氮過程的一部分,正是固碳固氮過程造就了肥沃的土壤,細菌將成為新的食物鏈的基礎。這使可持續的糧食供應成為可能。

然而,微生物必須首先在太空旅行中生存下來。

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  • 一張圖表顯示了火星細菌改造的步驟

這個提議很可怕。特別是在這樣一個時刻,當我們瞭解微生物有多麼危險的時候。它們如何在太空中進化?基因轉移會導致生物體進化,但要知道這何時會發生,或者對我們意味著什麼,是完全不可預測的,這也是無法避免的。這就是為什麼科學家們強調這樣一個事實:在我們把這些生物送過去之前,我們必須徹底地研究和了解它們。考慮到地球上估計有1萬億微生物物種,這需要大量的努力和投資。

我們每年花費在滅菌上的大量資金最好花在區分有益微生物和有害微生物上。僅僅消除有害的變異就意味著每個太空項目將節省數百萬美元。在某些情況下,絕育的成本高達3億美元,本來可以用在科學實驗和開發上。

除了只將有益細菌送到火星表面外,新技術還將對其進行追蹤和監控。看到生命的真實本質將是很有趣的——它們將如何在不斷增加的輻射、氧氣不足1%的大氣、低壓、極端的溫度、缺乏容易獲得的水的環境中掙扎求生。如果他們能挺過所有這些挑戰,又將如何改變呢?

從理論上講,我們技術的進步意味著,如果我們的生物確實與火星上任何現存的生命混合,我們仍然能夠把它們區分開來。如DNA測序和基因操作,讓我們更好地瞭解生命的基本結構。這項研究讓我們確信,地球和火星生命形式的混合是不可能的。我們幾乎不可能把其中一個誤認為另一個。這裡還有一點——數百磅的火星地殼被拋入太空,並以隕石的形式落在地球上。據估計,地球上也有類似數量的土壤以同樣的方式登陸火星。因此,交叉汙染已經是一種自然發生的現象,使得滅菌在這種情況下顯得毫無意義。

然而,引入微生物的想法仍然存在一個令人不安的事實:儘管我們可以監控和挑選這些生物體,但它們與任何生命形式一樣,永遠不會完全在我們的控制之下。

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  • 想象一個遠離地球、風景如畫的火星殖民地

這是我們在準備首次人類火星任務時需要考慮的風險。我們不能像給設備消毒那樣給人消毒。殖民者會帶來食物和維持生命的工具。

當我們踏上火星的那一刻,地球上的生命將與火星上嚴酷的環境發生碰撞。如果新大陸上有原生生物,那麼這也將是生命形式的碰撞。合適的微生物可以把新星球變成我們到達的新家。他們需要的只是前進的機會。

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